Skripsi BIOSORPSI Co2+ DAN DAMPAKNYA TERHADAP KONSENTRASI KLOROFIL PADA Nannochloropsis salina DI LINGKUNGAN PERAIRAN LAUT
PRANAKASIH H 311 11 001
JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS HASANUDDIN MAKASSAR 2015
BIOSORPSI Co2+ DAN DAMPAKNYATERHADAP KONSENTRASI KLOROFIL PADA Nannochloropsis salina DI LINGKUNGAN PERAIRAN LAUT
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
Oleh : PRANAKASIH H 311 11 001
MAKASSAR 2015
SKRIPSI
BIOSORPSI Co2+ DAN DAMPAKNYA TERHADAP KONSENTRASI KLOROFIL PADA Nannochloropsis salina DI LINGKUNGAN PERAIRAN LAUT
Disusun dan diajukan oleh PRANAKASIH H 311 11 001
Skripsi ini telah diperiksa dan disetujui oleh :
Pembimbing Utama
Dr. H. Yusafir Hala, M.Si NIP. 19580510 198810 1 001
Pembimbing Pertama
Dr. Paulina Taba, M.Phil NIP. 19571115 198810 2 001
Terima kasih atas segala Berkat yang Engkau berikan Ya Tuhan. Begitu Besar Karya-Mu dalam Kehidupan Ini.. Yang Selalu Menolongku Dalam Segala Perkara.. Terpujilah Engkau Selamanya..
Hasil Kerja kerasku Ini Kupersembahkan Untuk Kedua Orang Tuaku, dan Adik-adikku Tercinta.
PRAKATA
Segala puji hormat dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus, yang sangat luar biasa ajaib yang tak pernah meninggalkan saya dalam situasi apapun, serta melancarkan proses penyelesaian skripsi yang berjudul “Biosorpsi Co2+ dan Dampaknya Terhadap Konsentrasi Klorofil Pada Nannochloropsis salina di Lingkungan Perairan Laut”. Banyak tantangan dan masalah dihadapi oleh saya dalam penyelesaian proses ini, namun berkat doa, dukungan, dan motivasi dari semua pihak akhirnya skripsi ini dapat diselesaikan. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada: 1.
Ayah dan Ibu saya, Gau Pasalli dan Maria Ariesta Sandy. Serta adik-adik saya Yolan dan Selin yang selama ini selalu mendoakan dan mendukung saya.
2.
Bapak Dr. Yusafir Hala, M.Si dan Ibu Dr. Paulina Taba, M.Phil selaku pembimbing yang telah berusaha maksimal dalam membimbing dan memberi motivasi penulis untuk menyelesaikan penelitian dan skripsi ini. Terima kasih banyak.
3.
Bapak Dekan Fakultas MIPA, Alm. Prof. Dr. Hanapi Usman, MS. Terima kasih atas motivasi dan bimbingannya selama ini.
4.
Ketua Jurusan Kimia, Sekretaris Jurusan dan seluruh dosen yang telah memberi ilmu serta arahan kepada penulis selama menempuh pendidikan serta staf Jurusan Kimia Fakultas atas semua bantuan dan kerja samanya.
v
5.
Bapak Dr. Firdaus Zenta, MS., Bapak Drs. L. Musa Ramang, M.Si, dan Ibu Dr. Seniwati Dali, M.Si sebagai tim penguji yang telah banyak memberikan arahan dan masukan bagi penulis.
6.
Seluruh analis di Jurusan Kimia FMIPA UNHAS yang telah banyak membantu penulis selama melakukan penelitian.
7.
Teman penelitian penulis, Harjuma dan Krisnanopia Minggu Manan. Terima kasih atas kerja samanya selama ini. Serta teman-teman yang mengambil kimia anorganik sebagai bidang penelitian, Jeane, Nella, Ainul, Aris, Arya, Wasti, Aulia, Peni, Kak Iwa, dan Kak Salam, terima kasih.
8.
Teman-teman kimia angkatan 2011 (Ryan, Erwin, Pius, Anto, Mashyta, Tadir, Zul, Alam, Willy, Ali, Agustan, Yuris, Serli, Tasya, Merlin, Wita, Inayah, Eri, Ani, Irfa, Dilla, Muz, Ela, Hikmah, Nuhe, Muti, Merry, Lupita, Tizia, Hardianti, Nunu, Wina, Amsi, Met, Ammi, Carol, Hasni, Lutfi, Nelli, Tina, Rahmi, dan Amri). Terima kasih semuanya.
9.
Kakak-kakak dan adik-adik yang telah banyak membantu selama ini, terima kasih.
10. Semua pihak yang membantu penulis dalam penelitian maupun penyelesaian skripsi. Terima kasih sebanyak-banyaknya. Penulis 2015
vi
ABSTRAK
Penelitian mengenai biosorpsi ion Co2+ dan dampaknya terhadap konsentrasi klorofil pada mikroalga Nannochloropsis salina telah dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan pola pertumbuhan, efesiensi penjerapan, gugus fungsi yang terlibat dalam penjerapan N. salina, dan pengaruh pemaparan ion Co2+ terhadap konsentrasi klorofil pada N. salina. Pada penelitian ini, pemaparan ion Co2+ dilakukan pada awal pertumbuhan N. salina dengan konsentrasi berturutturut 2; 4; 8 ppm. Pertumbuhan N. salina diamati setiap hari dengan cara menghitung jumlah populasi menggunakan hemositometer. Konsentrasi ion Co2+ setelah pemaparan ditentukan dengan menggunakan SSA. Identifikasi gugus fungsi dengan menggunakan FT-IR. Penentuan klorofil dengan menggunakan spektrofotometer Uv-Vis. Hasil yang diperoleh menunjukkan pertumbuhan N. salina pada kontrol lebih tinggi dibandingkan dengan pertumbuhan N. salina yang dipaparkan ion Co2+. Pertumbuhan N. salina yang dipaparkan ion Co2+ dengan konsentrasi 2 ppm lebih tinggi dibandingkan dengan pertumbuhan N. salina dengan konsentrasi 4 dan 8 ppm. Efisiensi penjerapan maksimum ion Co+ dengan konsentrasi 2; 4; 8 ppm secara berturut-turut 65,89; 80,46 dan 95,21 %. Gugus fungsi yang dominan berperan dalam proses biosorpsi adalah gugus hidroksil. Pemaparan ion Co2+ dengan konsentrasi 2 dan 4 ppm meningkatkan sedangkan konsentrasi 8 ppm menurunkan konsentrasi klorofil. Kata kunci: ion Co2+, Nannochloropsis salina, klorofil, biosorpsi, SSA, FT-IR.
vii
ABSTRACT
A research on biosorption of Co2+ ions and their effect on chlorophyll concentrations in Nannochloropsis salina microalgae has been carried out. This research aimed to determine the growth patterns, efficiency of biosorption, the functional groups involved in biosorption of Co2+ ions on N. salina, and the influence of added Co2+ ions in chlorophyll concentrations. In the research, exposure of Co2+ ions with ions concentrations of 2; 4; 8 ppm was conduct in the early growth of N. salina. The growth of N. salina was observed every day by counting the number of populations using a hemocytometer. The concentration of Co2+ ions after exposure was determined using the Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS). Functional groups in N. salina before and after exposure with Co2+ ions were identified using Fourier Transform Infra Red spectrophotometer (FT-IR). Chlorophyll concentrations were determined using Uv-Vis spectrophotometer. The results showed that the growth of N. salina in a control medium higher than in the medium exposed with Co2+ ions. The growth of N. salina exposed with 2 ppm Co2+ ions was higher than that exposed with 4 and 8 ppm Co2+ ions. The maximum sorption efficiency of ion Co2+ with concentrations of 2, 4 and 8 ppm was 65.89; 80.46 and 95.21% respectively. The dominant functional group involved in the biosorption process was a hydroxyl group. Co2+ ions with concentrations of 2 and 4 ppm caused the increase of chlorophyl concentration whereas Co2+ ions with concentration of 8 ppm caused the decrease of chlorophyl concentration.
Keywords: Co2+ ions, Nannochloropsis salina, chlorophyll, biosorption, AAS, FT-IR.
viii
DAFTAR ISI Halaman PRAKATA................................................................................................
v
ABSTRAK ................................................................................................
vii
ABSTRACT..............................................................................................
viii
DAFTAR ISI.............................................................................................
ix
DAFTAR TABEL.....................................................................................
xi
DAFTAR GAMBAR ................................................................................
xii
DAFTAR LAMPIRAN.............................................................................
xiii
BAB I PENDAHULUAN .........................................................................
1
1.1 Latar Belakang .....................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................
2
1.3 Maksud dan Tujuan Penelitian.............................................
3
1.3.1 Maksud Penelitian ……………………………………...
3
1.3.2 Tujuan Penelitian ……………………………………….
3
1.4 Manfaat Penelitian ...............................................................
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA...............................................................
4
2.1 Pencemaran Logam di Perairan ...........................................
4
2.2 Logam Kobalt.......................................................................
7
2.3 Biosorpsi oleh Mikroalga.....................................................
8
2.4 Mikroalga Nannochloropsis salina ......................................
11
2.5 Klorofil.................................................................................
13
BAB III METODE PENELITIAN............................................................
15
3.1 Bahan Penelitian...................................................................
15 ix
3.2 Alat Penelitian......................................................................
15
3.3 Waktu dan Tempat Penelitian ..............................................
16
3.4 Prosedur Penelitian...............................................................
16
3.4.1 Penyiapan N. salina...........................................................
16
3.4.2 Pembuatan Larutan Baku ..................................................
16
3.4.3 Pertumbuhan N. salina pada Medium yang Tercemar Ion Logam ...............................................................................
17
3.4.4 Penentuan Konsentrasi Logam..........................................
18
3.4.5 Identifikasi Gugus Fungsi dengan Menggunakan FT-IR..
20
3.4.6 Penentuan Klorofil ............................................................
20
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................
22
4.1 Pola Pertumbuhan N. salina pada Medium yang Terpapar Ion Logam ............................................................................
22
4.2 Efisiensi Penjerapan N. salina terhadap Ion Logam ............
24
4.3 Gugus Fungsi yang Terlibat dalam Penjerapan N. salina ....
27
4.4 Pengaruh Pemaparan Ion Co2+ pada Konsentrasi Klorofil N. salina ...............................................................................
29
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ..........................................................................
31
5.2 Saran.....................................................................................
31
DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................
32
LAMPIRAN..............................................................................................
37
x
DAFTAR TABEL Tabel
Halaman
1. Data spektrum infra merah residu kontrol N. salina dan residu N. salina yang dipapar ion Co2+ ..................................................
27
2. Data hasil pengamatan konsentrasi klorofil pada N. salina kontrol dan setelah pemaparan Co2+ .............................................
29
xi
DAFTAR GAMBAR Gambar
Halaman
1. Reaksi anion karboksil dengan ion logam M2+ .............................
10
2. Nannochloropsis salina.................................................................
12
3. Struktur kimia Klorofil a dan b .....................................................
14
4. Hemositometer ..............................................................................
17
5. Grafik pertumbuhan N. salina pada medium pertumbuhan dan dengan paparan ion Co2+ ...............................................................
22
6. Grafik pertumbuhan N. salina pada medium pertumbuhan dengan paparan ion Co2+ ..........................................................................
23
7. Spektrum IR dari N. salina (Kontrol dan Pemaparan ion Co2+) ...
27
8. Reaksi antara ion Co2+ dan gugus hidroksil ..................................
29
xii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran
Halaman
1. Komposisi Medium Conwy dan Vitamin ......................................
37
2. Bagan Kerja....................................................................................
38
3. Pembuatan larutan Induk Co+ 10.000 ppm.....................................
43
4. Data Pertumbuhan N. salina Kontrol dan dengan Pemaparan Ion Co2+ .........................................................................................
44
5. Data Hasil Pengukuran SSA dan Perhitungan Konsentrasi Ion Co2+ dalam filtrat (Cf), dengan Metode Adisi Standar ............
45
6. Hasil Perhitungan Konsentrasi Fitrat (Cf) ......................................
51
7. Data Hasil Pengukuran SSA Terhadap Filtrat Medium pada Ion Co2+ ..........................................................................................
52
8. Hasil Uji Klorofil ...........................................................................
53
9. Data Selisih Konsentrasi Klorofil a Sampel yang Dipapar ion Co2+ dengan Kontrol...............................................................................
54
10. Foto Penelitian ...............................................................................
55
xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Keberadaan logam berat dalam perairan mengakibatkan masalah umum pada lingkungan. Spesies anorganik akan selalu ada dan merupakan polutan yang susah didegradasi sehingga harus dihilangkan dari perairan, kobalt merupakan contoh logam berat. Industri perkalengan banyak menghasilkan limbah logam berat ini (Bayu dkk., 2010). Terdapat beberapa kasus pencemaran logam kobalt yang telah terjadi di Indonesia, seperti di sungai Porong Kabupaten Sidoarjo Jawa Timur (Martono, 2004), di kawasan air Waduk Cacaban Kabupaten Tegal (Sobirin, 2010), dan perairan Pelabuhan Panjang Kota Bandar Lampung (Delphiana 2014). Beberapa tahun terakhir biosorpsi muncul sebagai metode yang ekonomis dan ramah lingkungan dalam menghilangkan logam berat dalam perairan (Nour dkk., 2014). Biosorpsi merupakan salah satu metode yang menggunakan makhluk hidup atau biomassanya sebagai biosorben logam berat atau polutan lainnya (Brinza dkk., 2007). Ada berbagai jenis biosorben yang telah digunakan dan salah satunya adalah mikroalga. Salah satu mikroalga yang dimanfaatkan sebagai alternatif untuk mengurangi pencemaran logam berat adalah Nannochloropsis salina. Mikroalga ini mengandung gugus fungsi ̶ COOH, ̶ CO, ̶ NH2 dan ̶ CONH2. Gugus ini berfungsi sebagai ligan sehingga mempunyai kemampuan untuk menyerap logam berat. Gugus fungsi ini berasal dari polisakarida dan polipeptida (Sembiring dkk., 2009).
1
Mikroalga umumnya memiliki klorofil, klorofil terdapat pada sel-sel tumbuhan dan mikroalga yang berwarna hijau. Klorofil ini berguna sebagai agen penyerap energi yang akan digunakan untuk berfotosintesis (Kimball, 1992). Pada penelitian sebelumnya, pemaparan logam esensial Zn, Cu dan Ni dapat meningkatkan konsentrasi klorofil pada N. salina (Hala, 2013). Kobalt merupakan logam esensial, sehingga perairan menjadi subur karena kobalt merangsang pertumbuhan klorofil pada mikroalga. Klorofil tersebut dapat dikonsumsi makhluk yang hirarkinya lebih tinggi (Adhikari dan Ayappan, 2002). Hal ini menjadi gagasan baru jika N. salina dapat memberi manfaat sebagai penghasil karbohidrat yang akan berguna untuk hal lain. Berdasarkan uraian di atas, penelitian tentang biosorpsi logam Co dan dampaknya terhadap konsentrasi klorofil pada N. salina telah dilakukan pemaparan ion Co2+ dengan konsentrasi 2, 4 dan 8 ppm di awal pertumbuhan. Penelitian ini menjadi potensi alternatif untuk mengatasi pencemaran oleh ion logam berat di perairan laut. 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1.
bagaimana pola pertumbuhan N. salina pada medium yang tercemar ion Co2+ ?
2.
berapa efisiensi penjerapan (Ep) ion Co2+ oleh N. salina?
3.
gugus fungsi apa yang terlibat dalam penjerapan ion Co2+ oleh N. salina?
4.
bagaimana pengaruh pemaparan ion Co2+ terhadap konsentrasi klorofil pada N. salina?
2
1.3 Maksud dan Tujuan Penelitian 1.3.1 Maksud Penelitian Adapun maksud dari penelitian ini adalah untuk mengetahui interaksi mikroalga N. salina dengan Co2+ dan pengaruh pemaparan ion logam Co2+ terhadap konsentrasi klorofil pada N. salina. 1.3.2 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk: 1.
menentukan pola pertumbuhan N. salina pada medium yang terpapar ion Co2+.
2.
menentukan efesiensi penjerapan (Ep) ion Co2+ oleh N. salina.
3.
menentukan gugus fungsi yang terlibat dalam penjerapan ion Co2+ oleh N. salina.
4.
menentukan pengaruh pemaparan ion Co2+ terhadap konsentrasi klorofil pada N. salina.
1.4 Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini adalah memberi informasi tentang pertumbuhan N. salina pada medium yang terpapar ion Co2+ dan dampak pemaparan ion Co2+ terhadap konsentrasi klorofil pada N. salina sehingga dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif untuk mengelola lingkungan perairan laut yang tercemar logam berat.
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pencemaran Logam di Perairan Logam berat adalah salah satu agen pencemar air. Adanya logam berat yang terdistribusi dalam air laut dapat menambah kandungan logam yang terakumulasi pada organisme hidup dan perairan. Pencemaran air yang terjadi akibat dari logam berat yang berasal dari limbah industri, pertanian maupun rumah tangga. Beberapa penelitian sebelumnya menyatakan, bahwa sebagian perairan di Indonesia tercemar logam berat. Beberapa perairan tersebut adalah perairan di Pulau Jawa dan Bali yang diwakili oleh perairan Dadap, Cilincing, Demak dan Pasuruan. Perairan di Kalimantan, dan Sulawesi yang diwakili oleh Banjarmasin, Balikpapan, Pontianak, dan Makassar (Siregar dan Murtini, 2008). Banyaknya penduduk yang bermukim di sekitar lokasi perairan, misalnya sungai, akan meningkatkan kadar logam berat di perairan akibat dari limbah rumah tangga. Selain itu, terdapat pula industri kecil seperti kosmetik, bengkel las dan percetakan yang mencemari sungai dengan limbahnya yang dibuang tanpa pengolahan terlebih dahulu (Yudo, 2006). Limbah tersebut biasanya mengandung logam berat Hg, Pb, Cd, Cu, Ni, dan Zn. Selain mencemari perairan, logam berat juga akan mengendap pada sedimen dan dapat terakumulasi dalam tubuh mahkluk hidup (Amien, 2010). Menurut Azwir (2006), pencemaran air adalah menurunnya kualitas air sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan air tidak berfungsi lagi sesuai dengan seharusnya.
4
Logam-logam berat yang sering mencemari perairan adalah besi (Fe), mangan (Mn), seng (Zn), kadmium (Cd), kromium (Cr), tembaga (Cu), timbal (Pb), nikel (Ni), dan raksa (Hg). Menurut Yudo (2006), berdasarkan sudut pandang toksikologi, logam berat ini dapat dibagi dalam dua jenis, yaitu logam berat esensial dan logam berat nonesensial. (1) logam berat esensial, dimana keberadaannya dalam jumlah tertentu sangat dibutuhkan oleh organisme hidup namun dalam jumlah yang berlebihan dapat menimbulkan efek racun. Contoh logam berat ini adalah Zn, Cu, Fe, Co, Mn, Ni, dan sebagainya. (2) logam berat tidak esensial atau beracun, dimana keberadaannya dalam tubuh masih belum diketahui manfaatnya atau bahkan bersifat racun, seperti Hg, Cd, Pb, Cr, dan lain-lain. Kuantitas logam berat di perairan di pengaruhi oleh siklus pasang surut, arus, gelombang dan musim (Cahyani dkk, 2012). Pencemaran sungai meningkat kadarnya saat musim kemarau karena jumlah air yang menurun sedangkan kegiatan industri tetap berjalan seperti biasa sehingga limbah yang dikeluarkan juga tetap (Yudo, 2006). Kadar logam berat di perairan akan menurun karena sifat air yang mengalir akan membawa logam berat sesuai aliran air dan juga faktor pengenceran saat air masuk seperti saat hujan sehingga menurunkan konsentrasi logam berat di perairan. Sedangkan pada sedimen, logam berat akan mengendap dan terakumulasi sehingga konsentrasinya akan meningkat secara signifikan. Peningkatan konsentrasi logam berat di sedimen dipengaruhi oleh tingginya logam berat di air (Andarani dan Roosmini, 2010). Logam berat yang terakumulasi dalam sedimen dan biota melalui proses biokonsentrasi, bioakumulasi dan biomagnifikasi oleh biota laut. Logam-logam berat yang menumpuk di tubuh hewan tidak dikeluarkan lagi dan membahayakan kehidupan bawah laut (Yudo, 2006).
5
Bahan pencemar dapat dikelompokkan menjadi 3 tipe, yaitu (Yudo, 2006) : (1) bahan pencemar yang menyebabkan penyakit pada manusia, yaitu bahan pencemar patogen. (2) bahan pencemar yang menurunkan nilai estetika dari suatu lingkungan karena terjadinya perubahan pada lingkungan yang tidak nyaman untuk indera mata, telinga maupun hidung. (3) bahan pencemar yang menyebabkan perubahan sifat fisika suatu lingkungan, yaitu bahan pencemar ekomorpik. Logam berat masuk ke dalam jaringan tubuh makhluk hidup melalui beberapa jalan, yaitu: saluran pernafasan, pencernaan dan penetrasi melalui kulit. Di dalam tubuh hewan logam diabsorpsi oleh darah, berikatan dengan protein darah yang kemudian didistribusikan ke seluruh jaringan tubuh. Akumulasi logam yang tertinggi biasanya dalam detoksifikasi pada hati dan ekskresi pada ginjal. Akumulasi logam berat dalam tubuh organisme bergantung pada konsentrasi logam berat dalam air atau lingkungan, suhu, keadaan spesies dan aktifitas fisiologis (Hendri dkk., 2010). Pencemaran logam berat dalam lingkungan bisa menimbulkan bahaya bagi kesehatan baik pada manusia, hewan, tanaman maupun lingkungan. Logam berat dapat menimbulkan efek gangguan yang bergantung pada bagian mana dari logam berat tersebut terikat dan besarnya dosis paparan (Widowati, 2008). Apabila kepekatan logam-logam ini tinggi dari biasa, logam-logam ini akan menjadi suatu ancaman bagi kesehatan manusia jika memasuki rantai makanan (Yudo, 2006). Salah satu dampak pencemaran logam kobalt yang ada di Indonesia yaitu adanya kasus penyakit gondok pada masyarakat yang tinggal di sekitar Sungai Porong, Kabupaten Sidoardjo-Jawa Timur, diduga diderita akibat pencemaran logam kobalt yang terjadi di Sungai Porong. Berdasarkan hasil penelitian, diketahui
6
telah terjadi peningkatan jumlah penyakit gondok di Kecamatan Candi, Jabon, Sedati dan Tarik Sidoarjo, pada tahun 1998 sebesar 6,95 % dan pada tahun 2002 sebesar 11,47 %. Hasil penelitian terhadap ibu-ibu hamil di Kecamatan Jabon pada tahun 2002 menunjukkan sebesar 91,18 % responden memiliki kadar yodium dalam urin normal; 88,24 % responden memiliki kadar kobalt dalam urin melebihi batas normal; 60,29 % responden tidak mengalami pembesaran kelenjar tiroid. Kadar logam kobalt pada sedimen di tujuh titik pengambilan sampel di sepanjang Sungai Porong berkisar antara 8,15 – 23,67 µg/g, dan kadar kobalt dalam air sungai dan air sumur < 0,05 mg/L (Martono, 2004). Pencemaran kobalt juga terjadi di berbagai kawasan lain di Indonesia di antaranya di dalam kawasan air Waduk Cacaban Kabupaten Tegal, didapatkan kandungan kobalt sebesar (1,2 ± 0,2)10-1 ppm (Sobirin, 2010). Pencemaran kobalt ditemukan pula di sedimen lumpur laut perairan Pelabuhan Panjang Bandar Lampung, dari hasil penelitian didapatkan kandungan kobalt sebesar 107,558 ± 0,403 ppm (Delphiana, 2014). 2.2 Logam Kobalt Kobalt merupakan logam transisi, memiliki berat molekul 59,93 g/mol, berbentuk padat pada suhu kamar, bewarna abu-abu perak, memiliki titik didih 2.870 – 2.927o C, titik leleh 1.495o C, tidak berbau, memiliki 2 bilangan valensi, yaitu Kobalt (II) dan Kobalt (III), merupakan oksidator kuat dan bisa menimbulkan api dan eksplosif bila terkena panas, tetapi bersifat stabil bila berada di udara, tidak larut dalam air, serta bersifat reaktif oleh larutan asam (Widowati, dkk., 2008). Menurut Widowati dkk. (2008), kobalt digunakan sebagai: (1) bahan campuran berbagai jenis campuran logam bersama Ni, Cr, Mo, dan unsur lain sehingga dihasilkan logam yang lebih keras, tahan suhu tinggi, dan tahan korosi.
7
(2) bahan magnet, sebagai katalisator pengolahan minyak bumi dan berbagai industri kimia; seperti bahan pengering cat; tinta; berbagai industri porselain keramik, dan kaca. (3) menstabilisasi buih pada minuman bir. Kobalt digunakan sebagai unsur mikro yang ditambahkan dalam bahan makan dan obat-obatan. (4) kobalt radioaktif digunakan untuk berbagai bidang kesehatan.
60
Co digunakan
untuk sterilisasi peralatan medis dan terapi pasien kanker. (5) industri plastik serta iradiasi pada industri pangan untuk membunuh mikroorganisme dan mengawetkan pangan. 2.3 Biosorpsi oleh Mikroalga Biosorpsi merupakan proses kimia dan fisika dalam menyerap zat – zat dari larutan menggunakan material biologis. Biosorpsi merupakan salah satu metode yang menjanjikan dalam penanggulangan logam berat di perairan. Karena biosorpsi merupakan metode sederhana yang menggunakan biomassa dan limbah biologis. Banyak macam material biologis yang dapat digunakan sebagai biosorben yaitu mikroorganisme, bakteri, jamur, ragi, serta alga (Nour dkk., 2014). Proses biosorpsi melibatkan fase padat (penyerap atau biosorben, bahan biologis) dan fase cair (pelarut, biasanya air) yang mengandung spesies terlarut yang akan diserap. Mekanisme biosorpsi pada mikroorganisme belum dapat dimengerti seutuhnya. Tetapi dapat digolongkan dalam berbagai kriteria. Kriteria metabolisme, yaitu biosorpsi yang bergantung pada metabolisme dan yang tidak bergantung metabolisme. Kriteria tempat terjadinya biosorpsi, yaitu akumulasi ekstra seluler, adsorpsi permukaan sel, dan akumulasi internal sel (Ahalya dkk., 2003). Secara umum keuntungan pemanfaatan mikroalga sebagai bioindikator dan biosorben adalah: (a) mikroalga mempunyai kemampuan yang cukup tinggi
8
dalam menyerap logam berat, (b) bahan bakunya mudah didapat dan tersedia dalam jumlah banyak, (c) biaya operasional rendah, (d) sludge yang dihasilkan sangat minim dan (e) nutrisi tambahan tidak diperlukan (Bachtiar, 2007). Interaksi yang terjadi antara ion-ion logam dan biomassa alga dapat disebabkan oleh adanya gugus-gugus aktif pada adsorben. Semakin banyak situs aktif pada adsorben maka kemampuan adsorpsi terhadap ion logam akan semakin besar pula. Gugus-gugus fungsi pada biomassa alga bertindak sebagai ligan yaitu gugus karboksil yang merupakan bagian dari senyawa polisakarida yang terdapat pada biomassa alga (Ronaldo, 2013). Gugus-gugus fungsi yang terlibat pada biosorpsi kation logam pada biomassa alga adalah karboksil, amino, tiol, dan sulfonat. Gugus-gugus ini terdapat pada dinding sel alga yang merupakan polimer, yaitu polisakarida (asam alginat dan polisakarida yang mengandung gugus sulfonat) dan protein (Raize dkk., 2004). Interaksi yang terjadi pada proses biosorpsi logam berat oleh mikroalga dapat melalui dua mekanisme utama yaitu pertukaran ion dan reaksi kompleks. Pada mekanisme pertama ion monovalen dan divalen seperti Na, Mg, dan Ca pada dinding sel digantikan oleh ion-ion logam berat. Mekanisme kedua merupakan reaksi kompleks antara ion-ion logam berat dengan gugus fungsi seperti amino, tiol, hidroksil, fosfat, dan karboksil (Abbas dkk., 2004). Mekanisme biosorpsi tidak melibatkan gaya Van der Walls pada dinding sel sehingga yang terlibat dalam proses biosorpsi logam adalah muatan ionik dan ikatan kovalen. Komponen utama yang berperan dalam biosorpsi tersebut yaitu protein dan polisakarida. Ikatan kovalen dapat terjadi antara
9
logam dengan gugus amino dan karboksil, sedangkan ikatan ionik dapat terjadi antara logam dengan gugus karboksil dan sulfat (Petersen dkk., 2005). Mikroalga dapat menyerap ion logam dengan gugus fungsi yang dimilikinya, seperti –COOH, –CO, –NH2, dan –CONH2. Gugus fungsi tersebut bertindak sebagai ligan yang dapat berinteraksi terhadap ion logam yang bertindak sebagai atom pusat (Sembiring dkk., 2009). Gambar 1 menunjukkan model ikatan logam dengan gugus karboksil (Langan, 2014). O
O M2+
M2+ + RCOOO
O
Gambar 1. Reaksi anion karboksil dengan ion logam M2+ Tiap
biomassa memiliki kemampuan mengadsorpsi ion logam dalam
kondisi pH tertentu. Untuk logam Zn2+ dan Cd2+ dengan mikroalga N. salina digunakan pH 7 (Hala dkk., 2013), untuk logam Zn dengan biomassa Saccharomyces cerevisiae, biosorpsi optimum terjadi pada pH 5 (Kresnawaty dan Panji, 2007) dan biosorpsi optimum ion logam kadmium oleh Sargassum crassifolium terjadi pada pH 3 (Mahbub, 2012). Beberapa penelitian telah dilakukan
untuk biosorpsi kobalt antara lain: (a) kulit almond hijau mampu
menyerap maksimum ion kobalt sebanyak 4,55 % (Ahmadpour dkk., 2009), (b) Acacia nilotica mampu menyerap ion kobalt sebanyak 81 % pada pH 5 (Thilagavathy dkk., 2014), (c) alga coklat Sargassum sp. mampu menyerap kobalt sebanyak 8,02 % pada pH 7 dan suhu 45 oC (Soleymani dkk., 2015),
10
(d) ragi Saccharomyces cerevisiae mampu menyerap ion kobalt sebanyak 0,15 % pada pH 8 (Galedar dan Younesi, 2013). 2.4. Mikroalga Nannochloropsis salina Nannochloropsis sp. merupakan salah satu mikroalga laut dari jenis alga hijau yang mempunyai kandungan gizi tinggi, mudah tumbuh dalam berbagai kondisi lingkungan dan memiliki manfaat yang sangat besar (Rusyani, 2012). Nannochloropsis adalah genus dari Eustigmatophyceae dan tidak mengandung klorofil selain klorofil a (Chen dan Lee, 2012). Mikroalga Nannochloropsis sp. memiliki sel berwarna kehijauan, tidak berflagel, selnya berbentuk bola dengan diameter sel 4 – 6 μm (Purwanti, 2014). Menurut Guiry (2012), N.salina (gambar dibawah ini) mempunyai klasifikasi: Kingdom
: Chromista
Filum
: Ochrophyta
Kelas
: Eustigmatophyceae
Ordo
: Eustigmatales
Famili
: Monodopsidaceae
Genus
: Nannochloropsis
Spesies
: Nannochloropsis salina
11
Gambar 2. Nannochloropsis salina (Amandaleah, 2011) Nannochloropsis salina adalah fitoplankton yang berwarna hijau berbentuk oval dan berukuran mikro yakni 2-5 µm dan bertumbuh sangat cepat. Fitoplankton ini mempunyai pigmen klorofil a, beta karoten, violaxanthin, zeaxanthin serta mempunyai kemampuan mengadsorbsi ion-ion logam yang tinggi karena mengandung gugus-gugus fungsi seperti amina, amida dan karboksilat (Haryanti dkk., 2010). Adapun pertumbuhan N. salina sangat dipengaruhi oleh pH, suhu, cahaya, salinitas, nutrien dan aerasi (Sudarmawan dkk., 2011). Mikroalga N. salina dapat dijadikan sebagai biosorben dalam proses biosorpsi karena mampu mengakumulasi logam berat dalam tubuhnya (Darsi dkk., 2012). Logam berat dapat terikat pada mikroalga ini, karena memiliki beberapa gugus fungsi seperti karboksil, amina, amida, dengan 17 asam amino yang esensial (Hala, 2013). Berdasarkan penelitian Wahab dkk. (2012), mikroalga N. salina dapat menyerap ion logam Pb2+ dan Cu2+ dengan efisiensi penjerapan maksimum yang sama pada konsentrasi 10 ppm yaitu sebesar 49,85 %. Selanjutnya Sjahrul (2013) telah melaporkan bahwa efesiensi penjerapan maksimum Cu2+ oleh N. salina terjadi pada kultur yang terpapar 10 ppm yaitu 96,90 %. Hala dkk. (2013) juga telah
12
melaporkan bahwa N. salina juga dapat dijadikan sebagai biosorben logam Zn2+ dan Cd2+ dengan sistem dua-logam. Faktor lingkungan seperti suhu dan intensitas cahaya mempengaruhi pertumbuhan dan produksi lipid N. salina. Berdasarkan hasil penelitian Boussiba (1987), produksi lipid N. salina lebih tinggi pada musim panas yaitu sekitar 21-28 % sedangkan pada musim dingin hanya 13-17 %. Semakin tinggi konsentrasi ion logam dan semakin lama waktu kontak, menyebabkan efisiensi penjerapan ion logam oleh mikroalga N.salina semakin menurun. Hal ini disebabkan karena bertambahnya kandungan bahan organik mati dalam medium sebagai akibat semakin banyaknya mikroalga N.salina yang mati. Selain itu, berkurangnya kandungan oksigen terlarut dalam air menyebabkan blooming yaitu pertumbuhan mikroalga menjadi tidak terkontrol (Wahab dkk, 2012). 2.5 Klorofil Klorofil merupakan pigmen tumbuhan yang sudah dikonsumsi sebagai suplemen makanan. Sumber klorofil yang dikonsumsi sampai saat ini berasal dari klorofil daun alfalfa, maupun dari alga Spirulina sp. dan Chlorella (Setiari dan Nurchayati, 2009). Klorofil adalah pigmen berwarna hijau yang terdapat dalam kloroplas bersama-sama dengan karoten dan xantofil pada semua makhluk hidup yang mampu melakukan fotosintesis (Andarwulan dan Faradilla, 2012). Klorofil merupakan faktor utama yang mempengaruhi fotosintesis. Fotosintesis merupakan proses perubahan senyawa anorganik (CO2 dan H2O) menjadi senyawa organik (karbohidrat) dan O2 dengan bantuan cahaya matahari. Klorofil merupakan pigmen utama yang terdapat dalam kloroplas. Kloroplas adalah organel sel tanaman yang
13
mempunyai membran luar, membran dalam, ruang antar membran dan stroma (Campbell dkk., 2003). Struktur molekul klorofil terdiri atas porfirin dimana atom magnesium berada di tengah-tengah cincin porfirin dan rantai samping hidrokarbon yang panjang, yaitu rantai fitol (Kimball, 1992). Rumus empiris klorofil a adalah C55H72O5N4Mg, sedangkan klorofil b adalah C55H70O5N4Mg. Pigmen tersebut merupakan suatu porfirin yang mengandung cincin dasar tetrapirol. Keempat cincinnya berikatan dengan ion Mg2+. Cincin isosiklik yang kelima berada dekat dengan cincin pirol ketiga (Andarwulan dan Faradilla, 2012). Struktur dari klorofil a dan b dapat dilihat pada Gambar 3.
Klorofil a
Klorofil b
Gambar 3. Struktur kimia dari Klorofil a dan b (Quida, 2011)
14
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Bahan Penelitian Bahan–bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Larutan Medium Conwy dan vitamin dengan komposisi seperti pada Lampiran 1, air laut steril, dan biakan murni N. salina yang diperoleh dari Balai Penelitian Pengembangan Budidaya Air Payau (BPP-BAP) Maros, Co(NO3)2.6H2O, larutan HNO3 p.a, aseton 90 %, dan akuades. Air laut steril diperoleh dari air laut alam yang diturunkan salinitasnya dengan akuabides dan disaring dengan kertas membran selulosa nitrat Millipore 0,45 µm lalu disterilkan menggunakan autoklaf. 3.2 Alat Penelitian Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat gelas yang umum digunakan di laboratorium, aerator merek Amara, alat pencacah hemositometer merek Marienfeld LOT-No 4551, hand counter, mikroskop Nikon SE dengan perbesaran sampai dengan 125 kali, oven merek SPNISOSFD, sentrifus yang merupakan alat-alat pada Laboratorium Kimia Anorganik Jurusan Kimia FMIPA Unhas, Spektrofotometer Serapan Atom (SSA) Buck Scientific model 205 VGP pada Laboratorium Kimia Analitik Jurusan Kimia FMIPA Unhas, autoklaf merek All American model No. 1925X dan filtrat membran selulosa nitrat merek Millipore ukuran 0,45 µm, Fourier Transform Infra Red (FT-IR) merek SHIMADZU 820 IPC pada Laboratorium Terpadu Jurusan Kimia FMIPA Unhas, Freezer Panasonic
15
NR-S16G, dan Spektrofotometer UV-VIS Shimadzu model IR Prestige-21 pada Laboratorium Terpadu Jurusan Kimia FMIPA Unhas. 3.3 Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan pada bulan April-September 2015 di Laboratorium Kimia Anorganik Jurusan Kimia FMIPA Universitas Hasanuddin. 3.4 Prosedur Penelitian 3.4.1 Penyiapan N. salina N. salina sebanyak 2 mL dimasukkan ke dalam stoples 1 L yang berisi 300 mL air laut steril dengan salinitas 25 ‰, kemudian ditambahkan 1 mL medium Conwy dan 1 tetes vitamin. Volume stoples dicukupkan dengan air laut steril hingga 1 L. Larutan diaduk, dihubungkan dengan aerator dan ditutup. Mengacu pada penelitiaan sebelumnya (Hala dkk., 2012) kondisi kultivasi N. salina diatur pada pH netral, suhu 20 oC, intensitas cahaya 4000 lux. Pertumbuhan N. salina diamati setiap hari sampai di peroleh kepadatan 30 x 104 mL/sel untuk selanjutnya digunakan pada prosedur berikutnya. 3.4.2 Pertumbuhan N. salina pada Medium yang Terpapar Ion Logam Penambahan ion logam dilakukan pada biakan N. salina dengan kepadatan sekitar 30 x 104 mL/sel. Waktu pemaparan ion logam pada biakan N. salina dilakukan sejak awal masa pertumbuhan. Air laut steril dimasukkan ke dalam 3 buah stoples 1 L, kemudian ditambahkan ion logam Co2+, dan 1 stoples kaca sebagai kontrol. Selanjutnya, ditambahkan 1 mL larutan Conwy, 1 tetes vitamin, 2 mL biakan N. salina dengan kepadatan awal 30 x 104 sel/mL, dimasukkan ke dalam masing-masing stoples dan
16
volume larutan dicukupkan hingga 1 L dengan air laut steril. Larutan diaduk dan dihubungkan dengan aerator. Stoples ditutup dengan penutup yang bagian tengahnya telah dilubangi sekitar 0,5 cm untuk tempat masuknya selang dari aerator kemudian didiamkan dalam ruangan bersuhu tetap dengan pencahayaan yang cukup. Pengamatan pertumbuhan N. salina dilakukan dengan cara menghitung jumlah sel N. salina per milliliter media setiap hari dengan menggunakan hemositometer (Gambar 4) di bawah mikroskop hingga mikroalga tidak mengalami pertumbuhan lagi.
Sampel diambil menggunakan pipet tetes steril sebanyak
0,1–0,5 mL kemudian diteteskan pada hemositometer. Jumlah populasi dengan 4 bidang pengamatan pada hemositometer (A, B, C, dan D) dihitung berdasarkan persamaan (1). A+B+C+D
Σ Sel =
4
A
B
C
D
x 104 sel mL-1
(1)
Penutup Tempat sampel
Area hitung dengan grid Penopang tutup
Gambar 4. Hemositometer (Caprette, 2006)
17
Masing-masing larutan medium kultur dipipet sebanyak 5 mL kemudian disentrifugasi untuk memisahkan mikroalga yang menyerap logam dengan air laut steril. Kandungan ion logam Co2+ dalam filtrat ditentukan dengan menggunakan SSA. 3.4.4 Penentuan Konsentrasi Logam A. Pembuatan Larutan Induk Larutan Co2+ 10.000 ppm, dibuat dengan cara menimbang Co(NO3)2.6H2O sebanyak 4,9385 gram lalu dilarutkan dengan 0,69 mL HNO3 p.a kemudian diencerkan dengan air dalam labu ukur 100 mL. B. Pengukuran dengan SSA Pengukuran konsentrasi logam dengan SSA dilakukan dengan memilih lampu katoda berongga yang sesuai dan menentukan panjang gelombang maksimum untuk masing-masing logam. Selanjutnya 5-10 mL sampel diukur absorbansinya, kemudian konsentrasi ion logam ditentukan berdasarkan kurva baku. Pengukuran konsentrasi logam dilakukan dengan menggunakan metode Adisi Standar, karena sampel air laut memiliki komponen yang kompleks. Hal ini akan mengakibatkan energi pembakaran yang berbeda jika dibandingkan sampel air biasa. Penggunaan metode ini bertujuan untuk mengkondisikan sampel berkomponen kompleks agar energi pembakarannya sama. Konsentrasi dihitung sesuai persamaan (2). A=a.b.C→C=
A a.b
(2)
Persamaan umum regresi yang digunakan untuk pengukuran SSA adalah y = ax + b
(3)
18
dimana absorban = A, konstanta absorptivitas = a, panjang medium absorbansi dalam nyala = b, dan konsentrasi = C. C. Pembuatan Kurva Standar Adisi N. salina yang dipaparkan ion Co2+ dengan konsentrasi 2, 4 dan 8 ppm setiap hari diambil sebanyak 15 mL kemudian disentrifus. Lalu filtrat diambil masingmasing sebanyak 2 mL kemudian dimasukkan ke dalam labu ukur. Lalu dimasukkan HNO3 0,5 M sebanyak 0,1 mL. Masing-masing labu ukur dimasukkan larutan induk Co2+ 50 ppm berturut-turut 0,05; 0,1; 0,2; 0,3 dan 0,5 mL untuk deret 1, 2, 3 dan 5 ppm, kemudian dihimpitkan dengan air hingga tanda batas. D. Penentuan Efesiensi Penjerapan Efesiensi penjerapan logam Co2+ oleh fitoplankton N. salina dihitung berdasarkan perbandingan konsentrasi Co2+ yang terjerap dengan konsentrasi Co2+. Pengukuran konsentrasi dilakukan dengan SSA pada filtrat setelah pemaparan. Nilai efesiensi penjerapan (Ep) diperoleh dari persamaan (6), dimana Cs adalah konsentrasi ion logam yang terjerap oleh mikroalga, C0 adalah konsentrasi awal ion logam, dan Cf adalah konsentrasi ion logam dalam filtrat yang dihitung berdasarkan persamaan (4) yang diturunkan dari persamaan (3).
Cf = x =
y-b a
Cs = C0 – Cf Ep =
Cs C0
x 100 %
(4) (5) (6)
19
3.4.5 Identifikasi Gugus Fungsi dengan Menggunakan FT-IR Identifikasi gugus fungsi sebelum dan sesudah proses biosorpsi ion logam Co2+ dilakukan pada medium pertumbuhan N. salina tanpa dan dengan paparan Co2+ pada konsentrasi yang mempunyai nilai efisiensi penjerapan ion logam paling tinggi. Setelah hari terakhir pengamatan, residu total N. salina dipisahkan dari filtrat dengan cara disentrifugasi hingga filtrat tidak berwarna. Residu yang diperoleh dikeringkan di dalam oven selama 1 hari pada suhu 35 °C. Residu yang telah kering dihaluskan di dalam lumpang dan dicampurkan dengan serbuk KBr (5-10 % sampel dalam serbuk KBr) lalu dibuat pelet. Selanjutnya, ditentukan langsung menggunakan diffuse reflectance measuring (DRS-8000) yang dipasang pada tempat sampel. Pelet KBr dimasukkan ke dalam sample pan dan background ditentukan. Spektrum sampel ditentukan dengan cara memasukkan sampel yang telah dicampur dengan KBr pada sample pan dan spektrum diperoleh pada rentang bilangan gelombang 340-4500 cm-1, resolusi 4 cm-1, dan jumlah scan = 300. 3.4.6 Penentuan Klorofil Penentuan kadar klorofil sebelum dan sesudah proses biosorpsi ion logam Co2+ dilakukan pada medium pertumbuhan N. salina tanpa dan dengan paparan Co2+ pada konsentrasi yang mempunyai nilai efisiensi penjerapan ion logam paling tinggi. Penentuan kadar klorofil diadopsi dari Standar Methods for the Examination of Water and Wastewater sebagai pedoman laboratorium dalam melakukan penetapan kadar klorofil dalam air. Sebanyak 10 mL sampel disaring, dengan menggunakan penyaring aspirator dan pompa vakum yang telah berisi kertas saring sellulosa. Kertas saring sellulosa
20
diambil dan dilipat lalu dimasukkan ke dalam tabung uji yang telah diisi dengan 7,5 mL larutan aseton 90 %. Campuran disimpan selama 24 dalam freezer. Selanjutnya disentrifus dengan laju 3500 rpm selama 10 menit lalu didiamkan selama 2 jam. Cairan jernih dituang ke dalam kuvet dan diukur absorbansinya dengan menggunakan spektrofotometer sinar tampak pada panjang gelombang masing-masing 750; 664; 647; dan 630 nm, dengan menggunakan blanko aseton yang telah disetrifus pula. Absorbansi dicatat dan kandungan klorofil a dihitung dengan menggunakan persamaan (7). klorofil a
mg [(11,85 × OD664)- (1,54 × OD647)- (0,08 × OD630) = ×V1 (7) m3 Vs
Keterangan: OD 664
: Absorban 664 – Absorban 750
OD 647
: Absorban 647 – Absorban 750
OD 630
: Absorban 630 – Absorban 750
V1
: volume ekstrak aseton
Vs
: volume sampel (m3)
21
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pola Pertumbuhan N. salina pada Medium yang Terpapar Ion Logam Pola pertumbuhan N. salina pada medium kontrol yang tidak terpapar oleh ion Co2+ dengan medium yang terpapar oleh ion Co2+ dapat dilihat pada Gambar 5. Grafik tersebut merupakan hubungan antara jumlah populasi N. salina (x 104 sel/mL) terhadap waktu pertumbuhan (hari).
Ʃ Populasi Sel (× 104 sel/mL)
350
301.75
Kontrol
300
Co 2 ppm
250
Co 4 ppm
200
Co 8 ppm
150 100
70,25 63 45,5
50 0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Waktu Pertumbuhan (Hari)
Gambar 5. Grafik pertumbuhan N. salina pada medium pertumbuhan tanpa dan dengan paparan ion Co2+ Populasi N. salina kontrol atau yang tidak dipaparkan logam dari waktu ke waktu mengalami peningkatan hingga hari ke-8 yang jumlah populasi selnya sebesar 301,75×104 sel/mL. Begitu pula dengan populasi N. salina yang dipaparkan ion Co2+ dengan konsentrasi 2, 4, 8 ppm juga mengalami peningkatan hingga hari ke-8, berturut-turut dengan populasi sebesar 70,25; 63 dan 45,5 (×104 sel/mL). Pada
22
hari ke-9 populasi N. salina kontrol dan yang dipaparkan ion Co2+ dengan konsentrasi 2, 4 dan 8 ppm mengalami penurunan populasi. Populasi N. salina tersebut berturut-turut dengan nilai sebesar 251,25; 48,25; 38 dan 31,5 (×104 sel/mL). Penurunan terjadi terus-menerus hingga hari ke-11 dengan nilai populasi berturut-turut sebesar 63,75; 40; 33,25 dan 22,75 (×104 sel/mL). Pertumbuhan mikroalga memiliki tiga tahap dalam lingkungan terbatas, yaitu (1) tahap penyesuaian dengan medium, (2) tahap pembelahan yang dimulai setelah mikroalga menyerap nutrien dari medium, dan (3) tahap pertumbuhan yang diakhiri dengan kematian (Fogg, 1975). Pada hari ke-0 hingga hari ke-2 untuk N. salina kontrol mengalami peningkatan populasi yang tidak signifikan, hal ini disebabkan N. salina sedang beradaptasi dengan medium kultur. Kemudian mulai dari hari ke-3 populasi meningkat pesat karena N. salina membelah dengan cepat, hingga puncak populasi terbanyak pada hari ke-8. Pertumbuhan N. salina kontrol kemudian menurun ketika memasuki hari ke-9 hingga hari ke-11, hal ini disebabkan oleh berkurangnya nutrien pada medium kultur akibat dari konsumsi dari N. salina yang selanjutnya diiringi oleh kematian N. salina. Penurunan populasi juga diakibatkan oleh akumulasi senyawa organik dari biomassa yang mati yang kemudian mengendap di dasar media. Biomassa ini akan menjadi pesaing bagi N. salina yang masih hidup dalam penggunaan oksigen terlarut di dalam medium kultur (Sjahrul, 2013). Pertumbuhan N. salina yang dipaparkan ion Co2+ memiliki pola yang mirip dengan pertumbuhan N. salina mulai dari tahap beradaptasi hingga tahap kematian. Perbedaan dari pola pertumbuhan N. salina kontrol adalah jumlah populasi tertinggi dari N. salina yang dipaparkan ion Co2+ dengan konsentrasi 2, 4, 8 ppm yang nilainya berturut-turut sebesar 70,25;
23
63; 45,5 (104 sel/mL) hal ini dapat dilihat pada Gambar 5. Ada perbedaan antara jumlah populasi pada waktu optimum pada kontrol dan masing-masing konsentrasi ion Co2+ yang dipaparkan. Terdapat selisih populasi N. salina kontrol dengan N. salina yang dipaparkan ion Co2+. Semakin banyak konsentrasi ion Co2+ maka semakin menurun pula jumlah populasi N. salina. Penghambatan pertumbuhan populasi ini diakibatkan oleh karena logam Co merupakan logam esensial yang memiliki sifat toksisitas sedang. 4.2 Efisiensi Penjerapan N. salina terhadap Ion Logam Nilai efisiensi penjerapan ion Co2+ oleh N. salina setelah dipaparkan ion Co2+ ditentukan berdasarkan persamaan 6. Ep ion Co2+ sebagai fungsi konsentrasi ion logam Co2+ dapat dilihat pada Gambar 6. Penjerapan ion-ion dimulai pada hari ke-1. Hal ini ditunjukkan dengan nilai Ep ion Co2+ dengan konsentrasi 2, 4 dan 8 ppm oleh N. salina pada hari ke-1 berturut-turut adalah 53,2; 73,65 dan 79,57 %.
100
Efisiensi Penjerapan (%)
90 80 70 60 50 40 30
Co 2 ppm
20
Co 4 ppm
10
Co 8 ppm
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Waktu (hari)
Gambar 6. Grafik Ep N. salina setelah paparan ion Co2+ 2; 4; dan 8 ppm. 24
Untuk konsentrasi 8 ppm Ep pada hari ke-2 mengalami penurunan yang kecil dibandingkan hari ke-1, kemudian pada hari ke-3 mengalami kenaikan yang kecil. Hal ini menandakan N. salina sedang dalam tahap beradaptasi terhadap medium pertumbuhan. Pada hari ke-4 hingga hari ke-8, Ep mengalami kenaikan dan penurunan yang tidak signifikan. Hal ini terjadi karena selama proses biosorpsi, N. salina akan berusaha mencapai titik keseimbangan penjerapan logam yang dipengaruhi oleh tingkat kejenuhan gugus aktif N. salina (Sembiring dkk, 2009). Pada hari ke-9 mengalami kenaikan hingga pada hari ke-10 yang merupakan puncak tertinggi, pada keadaan ini N. salina mengalami kematian sehingga tidak mampu untuk menjaga kesetimbangan penjerapan ion logam. Pada hari ke-11 Ep mengalami penurunan yang disebabkan oleh terlepasnya kembali ion Co2+ dari N. salina. Ep ion Co2+ dengan konsentrasi 4 ppm pada hari ke-2 hingga hari ke-8 dan hari ke-10 hingga hari ke-11 menunjukkan pola yang mirip dengan menggunakan ion Co2+ dengan konsentrasi 8 ppm. Pada hari ke-4 nilai Ep tertinggi diperoleh, hal ini disebabkan N.salina telah beradaptasi dengan medium yang dipaparkan ion logam Co2+. Pada hari ke-4 nilai Ep lebih tinggi dibandingkan hari ke-9, yang merupakan Ep tertinggi untuk konsentrasi 2 dan 8 ppm. Hal ini disebabkan N. salina pada keadaan tersebut merupakan generasi baru. Namun pada hari ke-9 terjadi penurunan Ep secara signifikan hal ini disebabkan oleh terjadinya kematian N. salina sehingga terjadi proses desorpsi ion Co2+ ke dalam medium. Ep ion Co2+ dengan konsentrasi 2 ppm pada hari ke-2 hingga hari
ke-3
memiliki tren yang mirip dengan tren dengan konsentrasi 4 dan 8 ppm. Pada hari ke-3 hingga hari ke-8 terjadi penurunan dan kenaikan Ep ion Co2+. Hal ini 25
disebabkan N. salina dapat mentolerir medium dengan pemaparan ion Co2+ 2 ppm. Sehingga N. salina mampu menjerap dan melepaskan ion Co2+ sesuai dengan kebutuhan. Pada hari ke-8 hingga hari ke-10 memiliki tren yang mirip dengan tren konsentrasi 8 ppm. Berdasarkan Gambar 6, nilai Ep terbesar untuk konsentrasi pemaparan ion Co2+ dengan konsentrasi 2, 4 dan 8 ppm berturut-turut adalah 65,89; 80,46 dan 95,21 %. Konsentrasi pemaparan ion Co2+ mempengaruhi nilai Ep untuk masingmasing konsentrasi. Ep untuk 2 dan 4 ppm lebih kecil dari 8 ppm. Hal ini dapat disimpulkan bahwa Ep berbanding lurus dengan konsentrasi pemaparan ion Co2+. 4.3 Gugus Fungsi yang Terlibat dalam Penjerapan N. salina Spektrum infra merah (IR) dari residu kontrol N. salina dan residu N. salina terpapar ion Co2+ dapat dilihat pada Gambar 7. Gugus fungsi yang berperan dalam proses penjerapan oleh N. salina dapat dilihat pada Tabel 1. Spektrum IR mengindikasikan
adanya
puncak
serapan
gugus
fungsi
yang
terdapat
pada residu kontrol N. salina yakni sebagai berikut. Untuk regang O-H pada 3421,72 cm-1, untuk regang CH alifatik pada bilangan gelombang 2924,09 cm-1 dan 2852,72 cm-1, untuk regang C=O pada bilangan gelombang 1741,72 cm-1, untuk lentur N-H pada bilangan gelombang 1645,28 cm-1, untuk lentur O-H karboksil pada bilangan gelombang 1421,54 cm-1, untuk regang C-O alkohol pada bilangan gelombang 1114,86 cm-1.
26
Gambar 7. Spektrum IR dari N. salina (Kontrol dan Pemaparan ion Co2+) Spektrum IR untuk untuk residu N. salina yang dipaparkan ion Co2+ menunjukkan adanya puncak-puncak serapan yang mirip dengan spektrum IR untuk residu kontrol N. salina. Perbandingan puncak serapan pada residu kontrol dan residu yang dipaparkan ion Co2+ ditunjukkan dalam Tabel 1. Tabel 1. Data spektrum infra merah residu kontrol N. salina dan residu N. salina yang dipaparkan ion Co2+ Bilangan gelombang (cm-1) No.
Gugus Fungsi
Residu kontrol N. salina
Residu N. salina terpapar ion Co2+
1
Regang C-O hidroksil
1114,86
1064,71
2
Lentur O-H karboksil
1421,54
1425,40
27
3
Lentur N-H
1645,28
1649,14
4
Regang C=O
1741,72
1739,79
5
Regang C-H alifatik
2852,72
2854,65
6
Regang C-H alifatik
2924,09
2924,09
7
Regang O-H
3421,72
3417,86
Spektrum IR lainnya pada residu N. salina terpapar ion Co2+ memperlihatkan adanya regang C-O dengan bilangan gelombang 1064,71 cm-1. Hal ini berarti pemaparan ion Co2+ menyebabkan pergeseran bilangan gelombang sekitar 40 cm-1. Pergeseran bilangan gelombang tersebut menunjukkan adanya proses pengikatan ion logam pada gugus fungsi yang dimiliki oleh N. salina. Proses pengikatan ion logam pada N. salina ditunjukkan dengan bergesernya puncak spektrum kontrol lebih besar dari 20 cm-1 dibandingkan dengan spektrum sampel yang dipaparkan logam (Hala, 2013). Berdasarkan hasil analisis sebelumnya, dapat diketahui bahwa gugus fungsi yang dominan berperan dalam penjerapan ion logam adalah atom oksigen pada C-O hidroksil yang dilihat dari pergeseran bilangan gelombang pada spektrum IR. Atom oksigen memiliki elektron bebas yang dapat mengikat ion logam membentuk suatu kompleks. Adapun reaksi dari pembentukan kompleks yang diduga dapat dilihat pada Gambar 8.
28
Gambar 8. Reaksi antara ion Co2+ dan gugus hidroksil Jadi, atom Co2+ memiliki bilangan koordinasi 6 sehingga memungkinkan untuk membentuk kompleks dengan 6 atom oksigen yang merupakan ikatan kovalen koordinasi. 4.4 Pengaruh Pemaparan Ion Co2+ pada Konsentrasi Klorofil N. salina Hasil pengamatan konsentrasi klorofil pada kultur N. salina dapat dilihat pada tabel 2. Berdasarkan data memperlihatkan adanya perubahan konsentrasi klorofil a antara N. salina kontrol dengan N. salina yang dipaparkan ion Co2+ dengan konsentrasi masing-masing 2, 4 dan 8 ppm. Tabel 2. Data hasil pengamatan konsentrasi klorofil pada N. salina kontrol dan setelah pemaparan ion Co2+
Kontrol
Konsentrasi Klorofil a (mg/m3) Co2+ 2 ppm Co2+ 4 ppm
Co2+ 8 ppm
176,12
198,45
189,46
171,91
Selisih dengan kontrol (%)
12,68
7,57
-2,39
Tabel 2 menunjukkan adanya penambahan konsentrasi klorofil antara N. salina kontrol dengan N. salina yang dipaparkan ion Co2+. Dari tabel diperoleh
29
data konsentrasi klorofil a N. salina pada kontrol sebesar 176,12 mg/m3, dan untuk N. salina yang dipaparkan ion logam Co2+ dengan konsentrasi 2, 4 dan 8 ppm berturut-turut sebesar 198,45; 189,46 dan 171,91 mg/m3. Dampak dari penambahan ion logam Co2+ memperlihatkan penambahan konsentrasi klorofil a pada N. salina. Data juga memperlihatkan penambahan ion logam Co2+ meningkatkan persentase konsentrasi klorofil a yang dihasilkan N. salina, hal ini terjadi pada konsentrasi pemaparan ion logam Co2+ 2 dan 4 ppm berturut-turut sebesar 12,68 dan 7,57 %. Sedangkan untuk konsentrasi ion logam Co2+ 8 ppm mengalami penurunan hingga lebih kecil dibandingkan kontrol sebesar 2,39 %. Dari penjelasan tersebut ion logam Co2+ dapat meningkatkan konsentrasi klorofil a N. salina karena logam Co merupakan logam esensial bagi N. salina, logam Co umumnya dipakai dalam pembuatan vitamin B12 yang berguna sebagai nutrisi pertumbuhan N. salina (Barker dan Pilbeam, 2015), namun jika konsentrasi logam terlalu besar maka tidak bisa ditolerir dan akhirnya bersifat toksik (Hala, 2013).
30
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan Berdasarkan penelitian yang telah disimpulkan bahwa: 1.
Pola pertumbuhan N. salina pada medium yang dipapari ion Co2+ berbeda untuk masing-masing konsentrasi. Jumlah populasi N. salina kontrol lebih besar dibandingkan dengan populasi N. salina yang dipapar ion Co2+ dengan konsentrasi berturut-turut 2, 4 dan 8 ppm.
2.
Efisiensi penjerapan maksimum ion Co2+ dengan konsentrasi 2, 4 dan 8 ppm berturut-turut 65,89; 80,46 dan 95,21 %.
3.
Gugus fungsi yang dominan berperan dalam proses biosorpsi ion Co2+ oleh N. salina adalah gugus hidroksil.
4.
Konsentrasi klorofil meningkat setelah pemaparan ion logam Co2+ dengan konsentrasi 2 dan 4 ppm, dan terjadi penurunan konsentrasi klorofil pada pemaparan ion logam Co2+ dengan konsentrasi 8 ppm.
5.2 Saran Saran untuk penelitian selanjutnya yaitu: 1. Sebaiknya kultivasi mikroalga N. salina dalam skala besar agar sampel yang dihasilkan lebih banyak, sehingga akan memberi kajian yang lebih luas tentang penjerapan ion Co2+. 2. Sebaiknya saat mengkultur mikroalga digunakan alat ilmiah yang spesifik yang terjaga siklus udara dalam proses mengkultur agar mengurangi penguapan medium.
31
DAFTAR PUSTAKA
Abbas, S. H., Ismail, I. M., Mostafa T. M., dan Sulaymon, A. H., 2014, Biosorption of Heavy Metals: A Review, J. Chem. Sci. Technol., 3, 74-102. Adhikari, S., dan Ayyapan, S., 2002, Fertilization of Fresh Water Fish Ponds With Cobalt and Its Adsorption and Desorption In The Pond Sediment, Israeli. J. Aqua., 54 (3), 110-115. Ahalya, N., Ramachandra, T.V., dan Kanamadi, R.D., 2003, Biosorption of Heavy Metals, J. Chem. Environ., 7 (4), 1-13. Ahmadpour, A., Tahmasbi, M., Bastami, T.R., Besharati, J.A., 2009, Rapid removal of cobalt ion from aqueous solutions by almond green hull, J. Hazard. Mater., 166 (1), 925-930. Amandaleah, 2011, Analisis of Marine Algae Strain for Biofuel Production Nannochloropsis salina, (online), (http: cleantik.com.user/amandaleah/ projects, diakses 15 Februari 2015). Amien, M. H., 2010, Studi Konsentrasi Logam Berat Timbal (Pb), Nikel (Ni), Tembaga (Cu), dan Kadmium (Cd) di perairan Kota Tarakan Kalimantan Timur, J. Harpodon Borneo, 3 (2), 46-55. Andarani, P., dan Roosmini, D., 2010, Profil Pencemaran Logam Berat (Cu, Cr, dan Zn) pada Air Permukaan dan Sedimen di Sekitar Industri Tekstil PT X (Sungai Cikijing), EM7-1 – EM7-12. Andarwulan, N., dan Faradilla, R.H.F., 2012, Pewarna Alami untuk Pangan, South East Asian Food and Agricultural Science and Technology, Bogor. Azwir, 2006, Analisa Pencemaran Air Sungai Tapung Kiri Oleh Limbah Industri Kelapa Sawit PT. Peputra Masterindo Di Kabupaten Kampar, Skripsi dipublikasikan, Program Magister Ilmu Lingkungan, Universitas Diponegoro, Semarang. Bachtiar, E., 2007, Penelusuran Sumber Daya Hayati Laut (Alga) sebagai Biotarget Industri, Universitas Padjajaran, Jatinagor, (online), (Http://Resources.Unpad.Ac.Id/Unpadcontent/Uploads/Publikasi_Dosen/ PENELUSURAN%20SUMBER%20DAYA%20HAYATI%20LAUT.P df, diakses 12 Maret 2015). Baker, A.V., dan Pilbeam, D.J., 2015, Handbook of Plant Nutritions, Second Edition, CRC Press.
32
Bayu, I.M., Roosmini, D., dan Tjahaja, P.I., 2010, Akumulasi Logam Kobal dari Tanah Andosol Menggunakan Tanaman Sawi India (Brassica juncea), J. Tek. Lingk., 1, 1-12. Boussiba, S., Vonshak, A., Cohen, Z., Avissar, Y., dan Richmond, A., 1987, Lipid and Biomass Production by the Halotolerant Microalga Nannochloropsis salina, Biomass, 12, 37-47. Brinza, L., J. Dring, M., Gavrilescu, M., 2007, Marine Micro and Macro Algal Species as Biosorbents For Heavy Metals, J. Environ. Manag., 6 (3), 237251. Cahyani, M. D., Azizah, R. T. N., dan Yulianto, B., 2012, Studi Kandungan Logam Berat Tembaga (Cu) pada Air, Sedimen, dan Kerang Darah (Anadara granosa) di Perairan Sungai Sayung dan Sungai Gonjol, Kecamatan Sayung, Kabupaten Demak, J. Mar. Res.,, 1 (2), 73-79. Caprette,
D.R., 2006, Experimental Biosciences, (online), (http://www. ruf.rice.edu/~bioslabs/methods/microscopy/hemacytometer.gif, diakses 16 Februari 2015).
Chen, Y. C., and Lee, M. C., 2012, Double-Power Double-Heterostructure LightEmitting Diodes in Microalgae, Spirulina platensis and Nannochloropsis oculata, cultures, J. Mar. Sci. Technol., 20 (2), 233-236. Darsi, R., Supriadi, A., dan Sasanti, A.D., 2012, Karakteristik Kimiawi dan Potensi Dunaliella salina dan Nannochloropsis sp., Fishtech, 1 (1), 14-26. Delphiana, 2014, Sebaran Logam Berat Tembaga (Cu) dan Kobalt (Co) pada Sedimen Lumpur Laut di Perairan Pelabuhan Panjang Bandar Lampung, Skripsi dipublikasikan, FMIPA, Universitas Lampung, Bandar Lampung. Fogg, G. E., 1975, Algae Culture and Phytoplankton Ecology, The University of Wisconsin Press. Galedar, M., Younesi, Biosorption of ternary Cadmium, Nickel and Cobalt ions from aqueous solution onto Saccharomyces cerevisiae cells: Batch and column studies, American. J. Biochem. Biotechnol, 9 (1), 47-60. Guiry, M. D., 2012, Nannochloropsis salina (online), (http://www.marine species.org/aphia.php?p=taxdetails&id=376044, diakses tanggal 23 Maret 2014). Hala, Y., Syahrul, M., Suryati E., Taba, P., dan Soekamto, N.H., 2013, Biosorption of Zn2+ and Cd2+ in a Two-Metal System by Nannochloropsis salina, Eur. Chem. Bull., 2 (5), 238-241.
33
Hala, Y., 2013, Kajian Mekanisme Penjerapan Ion Ni2+,Cu2+, Zn2+, Cd2+, dan Pb2+ pada Nannochloropsis salina dalam Medium Conwy, Disertasi tidak dipublikasikan, Program Doktor, Jurusan Kimia, FMIPA, Universitas Hasanuddin, Makassar. Haryanti, M.S., Mahardika, K., Permana, N.G., dan Fahrudin, 2010, Kajian Bakteri Pemacu Pertumbuhan Mikroalga Sebagai Sumber Pakan Alami pada Pembenihan Ikan dan Udang, Laporan Balai Besar Riset Perikanan Budidaya, Kementrian Kelautan dan Perikanan, (online), (http: km.ristek.go.id/assets/files/292.pdf, diakses 16 Februari 2015). Hendri, M., Diansyah, G., dan Tampubolon, J., 2010, Konsentrasi Letal (LC50-48 jam) Logam Tembaga (Cu) dan Logam Kadmium (Cd) Terhadap Tingkat Mortalitas Juwana Kuda Laut (Hippocampus spp), J. Pen. Sains., 13 (1), 26-30. Kimball, J.W., 1983, Biologi, Edisi Kelima, Jilid 1, Terjemahan oleh Siti soetarmi Tjitrosomo dan Nawonsari Sugiri, 1992, Erlangga, Jakarta. Kresnawaty, I., dan Panji, T., 2007, Biosorpsi Logam Zn oleh Biomassa Saccharomyces cerevisiae, Menara Perkebunan, 75 (2), 80-92. Langan, F. R., 2014, Biosorpsi Campuran Ion Logam Ni2+, Cu2+ dan Zn2+ oleh Nannochloropsis salina Dalam Medium Terkontrol, Skripsi tidak dipublikasikan, Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan ALam, Universitas Hasanuddin, Makassar. Martono, H., 2004, Kajian Pengaruh Pencemaran Kobalt pada Media Lingkungan Terhadap Peningkatan Kasus Gondok di Kabupaten Sidoarjo Provinsi Jawa Timur, Puslitbang Ekologi Status Kesehatan, Jakarta. Nour, Abdel-Ghani., dan Ghadir, A. El-Chaghaby., 2014, Biosorption of Metal Ions, Int. J. Lat. Res. Sci. Technol., 3 (1), 24-42. Petersen, F., Aldrich, C., Esau, A., and Qi, B. C., 2005, Biosorption of Heavy Metals from Aqueous Solutions, Water Res. Com., 1 (100), 1-60. Raize, O., Argaman, Y., Yannai, S., 2004, Mechanism of Biosorption of Different Heavy Metals by Brown Marine Macroalga, J. Biotechnol. Bioeng., 87 (4), 451-458. Ronaldo, Silalahi, I. H., Wahyuni, N., 2013, Adsorpsi Ion Logam Cu(II) Menggunakan Biomassa Alga Coklat (Sargassum crassifolium) yang Terenkapsulasi Aqua-Gel Silika, JKK, 2 (3), 148-152.
34
Rusyani, E., 2012, Molase Sebagai Sumber Mikro Nutrien Pada Budidaya Phytoplankton Nannochloropsis sp., Salah Satu Alternatif Pemanfaatan Hasil Samping Pabrik Gula, Tesis diterbitkan, Program Studi Magister Ilmu Lingkungan, Pascasarjana Pertanian, Universitas Lampung. Sembiring, Z., Buhani, Suharso, dan Sumadi, 2009, Isoterm Adsorpsi Ion Pb(II), Cu(II), dan Cd(II) Pada Biomassa Nannochloropsis sp yang Dienkapsulasi Akuagel Silika, Indo. J. Chem., 9 (1), 1-5. Setiari, N., dan Nurhayati, Y., 2009, Eksplorasi Kandungan Klorofil pada beberapa Sayuran Hijau sebagai Alternatif Bahan Dasar Food Suplement, BIOMA, 11 (1), 6-10. Siregar, T., dan Murtni, J. T., 2008. Kandungan Logam Berat Pada Beberapa Lokasi Perairan Indonesia Pada Tahun 2001 Sampai Dengan 2005, Squalen, 3 (1). Sjahrul, M., 2013, Cu2+ Biosorption Using Nannochloropsis salina in Medium Conwy, Research J. Sc.i & IT Man., 3 (1), 1-6. Sobirin, 2010, Identifikasi Unsur dan Kadar Logam Berat pada Waduk Cacaba Kabupaten Tegal dengan Metode Analisis Pengaktifan Neutron, Skripsi dipublikasikan, Jurusan Fisika, FMIPA, Universitas Diponegoro, Semarang. Soleymani, F., Khani, M.H., Pahlahzanvadeh, H., 2015, Study of cobalt (II) biosorption on Sargassum sp. by experimental design methodology, Int. J. Environ. Sci. Technol., 1 (1), 1-16 Sudarmawan, R.A., Dewi, P.L., Paridi, N.P., Seharuddin, Sholihan, M., Umroh, F., Suriati, Adawiyah, R., dan Saputra, A., 2011, Teknologi Budidaya Pakan Alami, (online), (http: scribd.com/doc/89960311/laporan-praktikumteknologi-budidaya-perairan-laut, diakses 16 Februari 2015). Thigalavathy, P., Santhi, T., Manonmani, S., 2014, Biosorption of COBALT (II) by Acacia nilotica from single and multicomponent systems of Aqueous solution: Equilibrium, isotherm, kinetic and thermodynamic studies, G.J.B.A.H.S., 3 (3), 194-202. Wahab, A.W., Hala, Y., dan Fibiyanthy, 2012, Pengaruh Medium Tercemar Logam Pb dan Cu terhadap Pertumbuhan Nannochloropsis salina, J. Indo. Chimica Acta, 5 (2), 41-49. Widowati, W., Sastiono, A., Jusuf, R.R., 2008, Efek Toksik Logam Pencegahan dan penanggulangan Pencemaran, Edisi Pertama, ANDI, Yogyakarta. Quida, C.N., Klorofil dan Proses Fotosintesis, 2011, (online), (http: fandicka.wordpress.com/2011/04/07/klorofil-dan-proses-fotosintesis, diakses 9 Maret 2015).
35
Yudo, S., 2006, Kondisi Pencemaran Logam Berat di Perairan Sungai DKI Jakarta, JAI, 2 (1), 1-15.
36
Lampiran 1. Komposisi Medium Conwy dan Vitamin a. Komposisi Medium Conwy Komposisi stok A No
Nama Bahan
Jumlah (g)
1
FeCl2.6H2O
1,30
2
CoCl2.4H2O
0,36
3
H3BO3
33,60
4
EDTA (Na-Salt)
45,00
5
NaH2PO4.2H2O
20,00
6
NaNO3
100,00
7
Akuades Komposisi stok B
1 2 3 4 5
ZnCl2 CoCl2.6H2O (NH4)6Mo7O24.4H2O CuSO4.5H2O Akuades
1L 2,10 2,00 0,90 2,00 100 mL
b. Komposisi Vitamin No
Nama Bahan
Jumlah (g)
1 2 3
Vitamin B12 Vitamin B1 Akuades
10,00 200,00 100 mL
37
Lampiran 2. Bagan kerja 1. Pembuatan Medium Conwy 1 liter stok A Ditambahkan 2 mL larutan stok B Ditambahkan 1 tetes stok C (vitamin) Ditambahkan air laut steril Dihomogenkan Medium Conwy
2. Pembuatan Larutan Induk Co2+ 10.000 ppm 4,9385 g Co(NO3)2 .6H2O Dilarutkan dengan akuades Dimasukkan dalam labu takar 100 mL Diencerkan dengan akuades hingga tanda batas Dihomogenkan Larutan Induk Co2+ 10.000 ppm 3. Pembuatan Larutan Standar Co2+ 100 ppm Larutan standar Co2+ 10.000 ppm Dipipet 1 mL ke dalam labu ukur 100 mL Ditambahkan akuades hingga tanda batas Dihomogenkan Larutan Standar Co2+ 100 ppm
38
4. Penentuan Pola Pertumbuhan Nannochloropsis salina pada Medium yang Dipaparkan Ion Co2+ Air Laut Steril -
Filtrat -
Dimasukkan sebanyak 300 mL masing-masing ke dalam 3 buah stoples 1000 mL Ditambahkan ion Co2+ dengan variasi konsentrasi 2; 4, dan 8 ppm serta satu stoples sebagai kontrol Ditambahkan 1 mL larutan Conwy dan 1 tetes vitamin Ditambahkan 2 mL biakan steril N. salina Volumenya dicukupkan hingga 500 mL dengan air laut steril Dikocok dan dihubungkan dengan aerator Stoples ditutup dan didiamkan dalam ruangan bersuhu tetap dengan pencahayaan yang cukup. Jumlah sel N. salina diamati dan dihitung per mililiter media setiap hari Disentrifus Residu
Dianalisis dengan SSA
Data
39
5.
Pembuatan Deret Standar Adisi N.salina konsentrasi 2, 4 dan 8 ppm - Diambil sebanyak 15 mL - Disenftrifus selama 30 menit
Residu
Filtrat - Dimasukkan ke dalam labu ukur 5 mL sebanyak 2 mL - Dimasukkan HNO3 0,5M sebanyak 0,1 mL - Dimasukkan larutan induk Co2+ 50 ppm masingmasing sebanyak 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,5 mL
0,5 ppm
1 ppm
2 ppm
3 ppm
5 ppm
- Dianalisis SSA Hasil
40
6. Identifikasi Gugus Fungsi N. salina Menggunakan FT-IR Kultur N. salina tanpa dan dengan paparan ion Co2+ -
Filtrat
Disentrifugasi
Residu - Dikeringkan dalam oven pada suhu 35 oC selama 1 hari - Dihaluskan dalam lumpang - Dicampurkan
dengan
serbuk
KBr
(5-10 % sampel dalam serbuk KBr) - DRS-8000
dipasang
pada
tempat
sampel - Dimasukkan pelet KBr ke dalam sample pan dan background ditentukan - Ditentukan spektrum sampel dengan cara sampel yang telah dicampur dengan KBr dimasukkan pada sample plan Data
41
7. Penentuan Klorofil dengan Spektrofotometer UV-VIS Kultur N. salina tanpa dan dengan paparan ion Co2+ -
Disaring
sebanyak
10
mL
dengan
menggunakan penyaring aspirator dan pompa vakum yang telah berisi kertas saring selulosa -
Kertas saring sellulosa diambil dan dilipat lalu dimasukkan ke dalam tabung uji yang telah diisi dengan 7,5 mL larutan aseton 90 %
-
Disimpan selama 24 jam di freezer
-
Disentrifus
selama
10
menit
lalu
didiamkan selama 2 jam Filtrat -
Residu Diukur absorbansinya dengan panjang gelombang 750; 664; 647; dan 630 nm
Data
42
Lampiran 3. Pembuatan Larutan Induk Co2+ a. Perhitungan pembuatan larutan baku Co2+ 10.000 ppm sebanyak 100 mL
massa Co(NO3)2 .6H2O =
Mr Co(NO3)2 .6H2O Ar Co2+
x 10.000 ppm x
0,1 L
291,03 = 58,93 x 10000 ppm x 0,1 L
= 4938,57 mg = 4,9385 g
43
Lampiran 4. Data Pertumbuhan N. salina Kontrol dan dengan Pemaparan Ion Co2+ Hari
Populasi N. salina (x 104 sel/mL) Kontrol
Co2+ 2 ppm
Co2+ 4 ppm
Co2+ 8 ppm
0
26,75
31,00
28,25
26,00
1
29,00
33,00
33,25
27,50
2
37,00
36,75
35,75
29,00
3
63,00
41,00
36,50
33,00
4
70,25
46,00
39,25
33,75
5
120,25
47,25
44,25
35,5
6
196,00
63,75
45,00
37,25
7
288,75
67,25
57,50
42,00
8
301,75
70,25
63,00
45,50
9
251,25
48,25
38,00
31,50
10
178,75
43,50
36,00
23,50
11
63,75
40,00
33,25
22,75
44
Lampiran 5. Data Hasil Pengukuran SSA dan Perhitungan Konsentrasi Ion Co2+ dalam Filtrat (Cf), dengan Metode Adisi Standar Kondisi Pengukuran : Panjang Gelombang : 240,7 nm Gas
: Asitilen-Udara
Slit
: 0,2 nm
Ave HCL
: 12,5 mA
Merek alat
: Buck Scientific 205
Tanggal analisis
: 25 Agustus – 4 September 2015
Grafik Absorbansi Vs Konsentrasi Per Hari A Absorbansi
1.
0.2 y = 0.025x + 0.0234 R² = 0.9944 0.15
2. A
y = 0,0219x + 0,0245 R² = 0,9829
y = 0.0219x + 0.0319 R² = 0.9993
0.1 0.05 0
0
2
4
6
Konsentrasi
B
y = 0.0241x + 0.0254 R² = 0.9982
B
C
y = 0.026x + 0.017 R² = 0.9912
C
y = 0.0249x + 0.0179 R² = 0.9922
45
3. A
y = 0.0267x + 0.0185 R² = 0.9914
4. A
B
y = 0.0234x + 0.0216 R² = 0.9972
B
C
y = 0.0248x + 0.0126 R² = 0.9911
C
y = 0.0282x + 0.0214 R² = 0.9984
y = 0.0252x + 0.0197 R² = 0.9995
y = 0.0248x + 0.0117 R² = 0.9855
46
5. A
y = 0.0211x + 0.0216 R² = 0.9901
6. A
y = 0.0248x + 0.0281 R² = 0.995
B
y = 0.0216x + 0.0203 R² = 0.993
B
y = 0.0221x + 0.0225 R² = 0.9942
C
y = 0.0248x + 0.0132 R² = 0.9955
C
y = 0.0227x + 0.0126 R² = 0.9972
47
7. A
y = 0.0284x + 0.0251 R² = 0.9956
B
y = 0.0233x + 0.0264 R² = 0.995
C
y = 0.0256x + 0.0143 R² = 0.9957
8. A
y = 0.0247x + 0.0246 R² = 0.9955
B
y = 0.0222x + 0.0226 R² = 0.9957
C
y = 0.025x + 0.0148 R² = 0.9996
48
9. A
B
C
y = 0.0228x + 0.0165 R² = 0.9995
y = 0.0164x + 0.0262 R² = 0.9849
y = 0.0227x + 0.01 R² = 0.9984
10. A
B
C
y = 0.0192x + 0.0131 R² = 0.9883
y = 0.0177x + 0.0175 R² = 0.9902
y = 0.0222x + 0.0034 R² = 0.989
49
11. A
y = 0.0206x + 0.0198 R² = 0.9764
Keterangan: 1, 2, 3, 4 ... n = hari pemaparan ion Co2+ A = 2 ppm B = 4 ppm C = 8 ppm
B
y = 0.017x + 0.0206 R² = 0.9979
C
y = 0.0204x + 0.0116 R² = 0.9986
50
Lampiran 6. Hasil Perhitungan Konsentrasi Filtrat (Cf) y = ax + b Co2+ 2 ppm
No
Co2+ 4 ppm
Co2+ 8 ppm (Fp 2,5×)
A*
Cf (ppm)
A*
Cf (ppm)
A*
Cf (ppm)
1
0
0,94
0
1,05
0
1,63
2
0
1,16
0
1,46
0
1,80
3
0
0,69
0
0,92
0
1,27
4
0
0,76
0
0,78
0
1,18
5
0
1,02
0
0,94
0
1,14
6
0
1,13
0
1,02
0
1,33
7
0
0,88
0
1,13
0
1,40
8
0
1,00
0
1,02
0
1,48
9
0
0,72
0
1,60
0
1,10
10
0
0,68
0
0,99
0
0,38
11
0
0,96
0
1,21
0
1,42
Keterangan : A* = y Persamaan garis “y = ax + b” mengikuti masing-masing grafik pada Lampiran 5. =
=
51
Lampiran 7. Data Hasil Pengukuran SSA Terhadap Filtrat Medium pada Ion Co2+ (Mn) C0 = 2 ppm Hari Cf Cs Ep (ppm) (ppm) (%)
Hari
(Mn) C0 = 4 ppm Cf Cs Ep (ppm) (ppm) (%) 1,05 2,95 73,65
1
0,94
1,06
53,20
1
2
1,16
0,84
42,01
2
1,46
2,54
3
0,69
1,31
65,36
3
0,92
4
0,76
1,24
62,06
4
5
1,02
0,98
48,82
6
1,13
0,87
7
0,88
8
Hari
(Mn) C0 = 8 ppm Cf Cs Ep (ppm) (ppm) (%)
1
1,63
6,37
79,57
63,58
2
1,80
6,20
77,54
3,08
76,92
3
1,27
6,73
84,12
0,78
3,22
80,46
4
1,18
6,82
85,26
5
0,94
3,06
76,50
5
1,14
6,86
85,79
43,35
6
1,02
2,98
74,55
6
1,33
6,67
83,37
1,12
55,81
7
1,13
2,87
71,67
7
1,40
6,60
82,54
1,00
1,00
50,20
8
1,02
2,98
74,55
8
1,48
6,52
81,50
9
0,72
1,28
63,82
9
1,60
2,40
60,06
9
1,10
6,90
86,23
10
0,68
1,32
65,89
10
0,99
3,01
75,28
10
0,38
7,62
95,21
11
0,96
1,04
51,94
11
1,21
2,79
69,71
11
1,42
6,58
82,23
Keterangan: C0 = Konsentrasi awal dalam medium pertumbuhan Cs = Konsentrasi yang diserap Cf = Konsentrasi di dalam filtrat Ep = Efisiensi penjerapan
52
Lampiran 8. Hasil Uji Klorofil Jenis sampel
: Air
Kode sampel
: Co 2ppm; Co 4ppm; Co 8ppm; Kontrol 8
Tanggal penerimaan
: 16 September 2015
Tanggal Pengujian
: 25 September – 01 Oktober 2015
Tempat pengujian
: Laboratorium Air BPPAP Maros
Hasil mengujian
:
No Parameter Satuan Kontrol 8 1
Klorofil
mg/m3 176,12
Kode Sampel Co Co 2 ppm
4 ppm
Co 8 ppm
Spesifikasi Metode
198,45 189,46 171,91 Spektrofotometrik
53
Lampiran 9. Data Selisih Konsentrasi Klorofil a Sampel yang Dipapar ion Co2+ dengan Kontrol Sampel
Konsentrasi klorofil a, mg/m3
Selisih kontrol, %
Kontrol
176,12
0
Co2+ 2 ppm
198,45
12,68
Co2+ 4 ppm
189,46
7,57
Co2+ 8 ppm
171,91
-2,39
Selisih konsentrasi klorofil a, dihitung menggunakan persamaan (8), y=
e-f e
×100
(8)
y = selisih konsentrasi klorofil a antara sampel dengan kontrol, % e = konsentrasi klorofil a pada sampel yang dipapar ion Co2+ f = konsentrasi klorofil a pada kontrol
54
Lampiran 10. Foto Penelitian
a. Kultivasi N. salina Hari ke-0
b. Kultivasi N. salina Hari ke - 8
c. Peremajaan mikroalga N. salina
55
